基于物联网的家电远程控制系统设计

基于物联网的家电远程控制系统设计引言无线WIFIWIFIWIFIWIFI作为STM32F103C8T6APP，即可通过系统控制方案确定1.1主控芯片选择STC89C52RCSTC89C52RC每次可以处理8STM32F103C8T6芯片。Cortex-M3内核，拥有64K综上对比，方案一功能简单、开发方便，但运行处理速度较慢，方案二稳定性更高，在家电远程控制系统中，与WIFI模块的通信中，对运行速度和稳定性提出了很高的要求，所以，方案二更贴合该套系统的实际需求。1.2无线通信模块选择ZigbeeZigbeeESP8266无线WIFI芯片，通过WIFI直接进入互联网，与服务器进行通讯。无线通信模块是除主控芯片外最重要的部分，决定了系统性能。Zigbee可接入节点高达6ZigbeeZigbee在传输速率上具有较大优势，且穿墙性能较强、覆盖范围广，可实现100-300米区域覆盖，开发使用方便，能够直接接WIFI6410结合系统实际应用对比，方案二传输速率快、覆盖范围广、穿墙性能好、使用方便，成本低廉。WIFI技术应用普遍且自身可成为中心节点，也可作为结构节点或直接接入互联网，实际应用中方案二的优势突出，选用WIFI作为无线通信模块。芯片选择ESP8266系列的ESP-12F超低功耗芯片用以弥补WIFI功耗大等缺点。硬件电路设计系统硬件主要由控制器、无线WIFI模块、温湿度模块、电磁继电模块和显APP即可订阅服务器下发的数据。当用户在APP上发送指令数据时，也是通过服务器作为中转，发送至无线WIFI12.1

图1系统整体架构图STM32F103C8T6芯片是STM322所示。其中包括复位电路、电源滤波电路和时钟电路，系统采用3.3V3.3V，采用电源3MCU图2STM32核心板电路原理图2.2

图3稳压电路原理图DHT11DHT11具有DHT11DCDATADATA1DHT11DATA4042.3

图4DHT11电路原理图无线模块采用安信可科技基于乐鑫ESP8266核心开发的ESP-12F串口转ESP-12F2FLASHRXDTXDGPIOGPIO15用于确定模块启动方式，该模块电路原理如图5所示。图5无线模块电路原理图接外部3.3VGPIO151I/O0和GPIO2为高电平，模块上电后从FLASH模式启动。TXDRXDMCURXDTXDCH_PD使能端串联1REST2.4继电控制模块本系统采用5V电磁继电器，设计时使用EL357N光电晶体管光耦合器、SS8050NPNIN41486MCUSS80502”号为多的家电控制选择。2.5

图6继电控制模块电路原理图MCU7所示。其工作电压为3.35V。具有DC、CS等7个功能引脚。图7锯齿波仿真波形图7显示模块电路原理图8SS8050NPN

图8蜂鸣报警电路原理图设计时采用KeilMDKARM7/9Cortex-M提供开发、固件烧写和在线仿真，操作界面简单，功能十分丰富，需进行MCU输入输出GPIO口分配。3.1温湿度传感驱动分析DHT11温湿度传感器工作时序图，总体通信流程步骤如下：1秒才能继续操DATA步骤二：MCU的I/O输出低电平。18毫秒后将MCU的I/O改变为输入状态，通过上拉电阻拉高MCU的I/O电平信号，等待DHT11作出响应。步骤三：DATA检测到低电平信号时，延时输出80微秒的低电平响应信号，然后输出80微秒的高电平信号通知MCU准备接收数据。步骤四：由DHT11的DATA引脚输出40位数据。在检测过程中，可以先将MCU的I/O电平拉低50微妙，延时40微妙后，再检测DATA的电平信号。步骤五：DATA输出40位数据后，会输出50微秒低电平信号，然后更改为输入模式，等待外部信号。MCU在接收完40位数据后，需要进行数据校验，通过校验才为正确的数值。3.2无线WIFI设计时，使用AT指令控制ESP-12F模块工作在透传模式。在使用ESP-12F提供的GAgentAPI数据赋值给结构体后，在主函数最后会执行gizwitsHandle函数，通过该接口可以完成设备数据的变化上传，即程序循环一次就上传一次数据。在设备上电并接入网络后，会每隔1小时自动获取一次网络时间，进行网络对时。在程序中，通过调用机智云的NTP协议接口gizwitsGetNTP函数实现自动对时功能。3.3继电控制模块驱动电磁继电器模块通过EL357N光电耦合器DC-DC转换后，可直接使用低电平控制电磁继电器工作。电磁继电器状态变更，并上传变更数据：在云端数据定义中，电磁继电器闭合为1，断开为0，MCU程序中电磁继电器闭合为0，断开为1，所以需要进行0=>1，1=>0的数据转换。3.4云端服务器设置提供从定义产品、设备端开发调试、应用开发、产品测试等“一站式”服务的能MQTT根据MQTT协议在ESP8266ProductKey产品密钥。该密钥是全网唯一的身份辨识码，通过该密钥进行身份识别，识别通过